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干货,带你了解文昌航天发射场

2019-11-09 14:31 作者:我们的太空  | 我要投稿

建设日期:2009年9月

竣工日期:2014年10月

位置:海南省·文昌市,地理坐标北纬19°19’,东经109°48’

英文名称:Wenchang Spacecraft Launch Site,简称WSLS。

椰林中的发射塔

一、选址建设

早在上世纪70年代,中国在进行航天发射场选址时,就曾对海南岛进行评估,海南岛曾一度被列为当时最佳选址之一。但因为当时面临较为复杂的国际形势,不得不将航天发射场设置在更为隐秘和安全的内陆地区,最终选择了川西大凉山。

为适应我国航天事业的可持续发展,满足新一代运载火箭和新型航天器发射任务需求,2007年8月,国务院批准在海南文昌建设新一代运载火箭发射场。2009年9月举行开工奠基仪式,2010年4月正式开工建设,2014年年底初步投入使用,2016年同时具备长征五号、长征七号两型火箭发射条件。

文昌航天发射场是我国第四个卫星发射基地,也是我国首个滨海发射基地,也是目前我国对外开放程度最高的发射场。

文昌发射场航拍图

二、为什么选择海南文昌?具有三大优势!

选择在文昌建发射场主要有三大优势:

(一)纬度优势

海南岛是中国陆地纬度最低、距离赤道最近的地区。航天发射与发射场的纬度高低密切相关,距离赤道越近、纬度越低,发射卫星时就越能借助接近赤道的较大线速度以及惯性产生的离心现象,因此所需要的能耗就越低,使用同样燃料可以达到的速度也越快。酒泉、太原、西昌发射中心的地理纬度分别为北纬41°、38°和28°。而文昌的地理纬度为19°,比其他三个发射场的地理纬度都低。而海南岛是中国陆地纬度最低、距离赤道最近的地区,因此也成为建设航天发射场的最佳位置。

据估算,同一枚火箭在文昌进行发射,运载能力可以提高7%~15%,同种型号的火箭在文昌发射可以将运载火箭有效载荷提高300多千克,节约的星用燃料也能够提高航天器入轨精度,延长航天器使用寿命1~2年。

(二)安全优势

从海南文昌发射的火箭,射向范围宽、适应性强、安全性好,在射向1000km范围内均为海域,火箭航区和残骸落区均在海上,射向范围覆盖90度到175度,可满足发射各类航天器的需要。

运载火箭第一节脱落在东沙海域,第二节脱落在南太平洋海域。而内陆三个发射场在执行发射任务时,落区群众疏散始终是一个很烦琐且很令人头疼的问题。在文昌发射,落区群众疏散则完全可以避免。

残骸落区均在海上

(三)运输优势

中国之前使用的酒泉、太原、西昌三个发射场都处在中西部内陆之中,火箭在厂房中制造完毕后,必须通过铁路将一节一节的火箭运输到发射场去,一路上翻山越岭、日夜颠簸,还要经过大大小小的涵洞、隧道、桥梁,火箭大小就必然受到限制,所以除了在文昌发射的长征五号运载火箭,其他火箭型号直径均未超过3.5米。要避开铁路限制,就必须通过陆运或者海运的方式到达发射场。发射场选在文昌,火箭组装完毕后,经天津港、渤海湾、黄海、东海、台湾海峡、南海、琼州海峡等海域,直达文昌清澜港,再通过公路运输运抵发射场。

海上运输船

三、为什么被称作我国最先进的发射场?发射能力最强!

文昌航天发射场有2个发射塔架,1号塔用于发射长征五号运载火箭,2号塔主要用于发射长征七号运载火箭。长征七号运载火箭起飞重量约600吨,近地轨道运载能力为13.5吨,太阳同步轨道运载能力为5.5吨。长征五号起飞重量约870吨,起飞推力超过1100吨,将运载能力提升2.5倍,低轨运载能力从10吨提升至25吨,高轨运载能力从5.5吨提升至14吨。

长征五号点火瞬间

2016年6月25日长征七号火箭首飞,是文昌发射场首次发射,标志着文昌发射场能力全面形成。2016年11月3日,我国新一代大型运载火箭长征五号首飞成功,使我国运载能力迈入世界前列,对我国从航天大国迈向航天强国具有里程碑意义。2017年4月20日,圆满完成了天舟一号发射任务,实现了我国载人航天工程空间实验室飞行任务完美收官,标志着我国载人航天工程第二步胜利完成,开启了我国载人航天空间站时代。

长征七号点火瞬间

实现了六个方面创新突破!

实现了大推力火箭发射能力的突破。攻克新型运载火箭推进剂贮运、加注、控制难关;建成完善体系、功能齐全、协调配套的测发、测控、通信、气象和勤务保障五大系统,具备世界先进的发射测控条件,标志着我国已经跨入世界大吨位火箭发射行列。

实现了信息化指挥控制能力的突破。首创国产化软件开发平台,研发测控指挥监控系统等配套软件,确保了航天发射核心技术的自主可控、绝对安全;建成一体化试验任务组织指挥平台,综合运用大数据系统,推动发射中心各类信息高度融合共享、集成高效;研制发射中心运行管理平台,对测发测控设备进行远程操作控制,实现了组织指挥一体化、操作使用远程化、信息管理网络化、技术保障智能化。

指挥控制中心

实现了复杂自然条件下重大工程建设的突破。针对海南地区“高温高湿高盐雾、强降雨强台风强雷暴”等海洋气候特点,攻克了地基止水、建筑抗风、防腐防雷等一系列工程施工技术难题,设计建造了现代化发射塔架。

发射塔建设初期

实现了生态型环保型集约型发射中心建设的突破。发射场建设伊始,就坚持自主创新发展与生态文明建设相统一,坚持科学规划场区布局,千方百计保护原生椰林、湿地、滩涂,全面采用液氢、液氧、航空煤油等无毒无污染新型推进剂,对两型火箭垂直转运轨道进行集约化设计,使航天发射场与优美的生态环境相互映衬、浑然天成,成为集科技、生态、环保、人文于一体的现代化发射场。

保存下来的湿地滩涂

实现了低温推进剂大流量加注和大容量储运技术的突破。在低温推进剂大流量加注技术方面,自主研究设计了大直径真空绝热管路和真空绝热阀门,自主研究制造了大流量液氧泵,液氢加注流量最大达每分钟8000升,液氧加注流量最大达每分钟3000升。在大容量低温推进剂储运技术方面,自主研究制造了国内最大的300立方米液氢真空绝热贮罐和330立方米液氧贮罐。

长五垂直总装测试厂房

实现了全新火箭测试发射流程的突破。长征五号、长征七号运载火箭采用“新三垂一远”测试发射模式,即:火箭垂直总装、垂直测试、垂直整体运输和远距离测发指挥控制方式,新主要体现在:活动发射台带脐带塔且电测系统前端设备布置于活动发射台内部,确保星箭组合体转场过程中能够保持火箭气、液、电连接状态不变。能够减少发射区工作时间,简化流程并提高工作效率。

长五火箭转运

四、长征五号最为我国最先进的运载火箭,火箭和发射塔有什么特别之处?

(一)长征五号运载火箭“七宗最”

最大。长征五号运载火箭是我国研制的起飞规模最大、技术跨度最大、运载能力最大的大型运载火箭。火箭采用5米直径芯级,捆绑4枚3.35米直径助推器,全长约57米,其他型号火箭直径最大3.35米。

最强。长征五号运载能力比现役火箭提升2.5倍以上。

最猛。火箭采用8台全新研制的120吨液氧煤油发动机和4台氢氧发动机,起飞总推力1000多吨。

最冷。火箭芯级采用零下183℃的液氧和253℃的液氢作为推进剂,也被称为“冰箭”。

最复杂。全箭零部件使用达十几万个,设计量是以往火箭3.5倍以上。

最自主。全箭采用247项核心关键技术,核心技术具有完全自主知识产权。

最先进。长征五号的研制不仅标志着长征系列火箭的升级换代,而且带动了整个研制平台和产业链的更新,是中国火箭技术的巨大跨越。

“胖五”火箭

(二)长征五号发射塔“四大部”

长征五号发射塔由发射塔架、避雷塔系统、大流量喷水降温降噪系统、导流槽四个主要部分组成。

发射塔架。长征五号发射塔高近百米一共12层,距离海边850米。发射塔架由固定部分和活动部分组成,固定部分里面由各个系统的设备设施间,人员工作间等组成,活动部分由三联回转平台组成,发射日当天将依次打开。

发射塔架

避雷塔系统。发射塔架文昌发射场地处沿海地带,暴雨频繁,平均每年雷电天数高达113天,为避免发射塔受雷电危害,组建了四座120米高避雷塔和横拉避雷线网的立体式防雷电系统,雷击防护率高达100%。

避雷塔

大流量喷水降温降噪系统。火箭加注后,内部将达到零下200多摄氏度的超低温,点火后,发动机喷出的火焰温度高达3000多摄氏度,此时火箭面临“冰火两重天”的考验。为了给发射平台降温降噪,在发射塔80多米高度的12层有一个占地500多立方米的水箱,水箱两侧是直径1.8米的水管,直通平台两侧的喷水装置,这就是大流量喷水降温降噪系统。火箭发射时,约400吨水在20秒的时间从喷水装置中喷出,汽化后形成了火箭点火时看到的巨大白幕。

喷水装置

导流槽。长征五号火箭发射导流槽采用锥形双向多通道结构,用于导排火箭点火时产生的巨大热能,是我国目前最大的导流槽。

导流槽

五、展望未来

文昌航天发射场主要承担地球同步轨道卫星、大质量极轨卫星、大吨位空间站、货运飞船、深空探测航天器等发射任务,在我国未来载人、探月等重大工程中发挥重要作用,也将为中国火星探测创造条件,推动我国由航天大国向航天强国的跨越发展。


来源:知乎“我们的太空”

邮箱:“ourspace0424@163.com”

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